最新无线传感器网络知识点归纳
无线传感器网络的基本知识点
I无线传感器网络概述一、无线传感器网络的概念无线传感器网络的3个基本要素为传感器、感知对象和观察者。
无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式，用于在传感器与观察者之间建立通信路径；协作地感知、采集、处理、发布感知信息是无线传感器网络的基本功能。
一组功能有限的传感器协作地完成大的感知任务是无线传感器网络的重要特点。
传感器主要由感知单元、传输单元、存储单元和电源组成，完成感知对象的信息采集、存储和简单的计算后，传输给观察者以提供环境的决策依据。
观察者是无线传感器网络的用户，是感知信息的接收和应用者。
观察者可以是人，也可以是计算机或其它设备。
感知对象是观察者感兴趣的监测目标，也是无线传感器网络的感知对象。
一个无线传感器网络可以感知网络分布区域内的多个对象，一个对象也可以被多个无线传感器网络所感知。
二、无线传感器网络的特点（1）硬件资源有限（2）电源容量有限（3）无中心（4）自组织（5）多跳路由（6）动态拓扑（7）节点数量众多，分布密集三、无线传感器网络的学术界研究进展1、网络技术（不太懂）2、通信协议无线传感器网络协议要有不同于传统Ad Hoc和因特网通信协议的原因如下：（1）传感器网络中的传感器节点数量远大于Ad Hoc网络中的节点数；（2）感知节点出现故障的频率要大于Ad Hoc网络；（3）感知节点要比因特网和Ad Hoc网络中的节点简单；（4）感知节点的能量有限；（5）因特网的数据报头对于传感器网络来说太长，例如，每个节点必须有一个永久的地址。
美国一些大学提出了有效的协议如下：包括谈判类协议（如SPIN-PP协议、SPIN-EC协议、SPIN-BC协议、SPIN-RL协议）、定向发布类协议、能源敏感类协议、多路径类协议、传播路由类协议、介质存取控制类、基于Cluster的协议、以数据为中心的路由算法。
3、感知数据查询处理技术四、无线传感器网络的研究热点1、MAC层协议无线传感器网络的MAC层协议必须达到如下2目标。
无线传感器网络知识点
无线传感器网络知识点一、引言在当今科技飞速发展的时代，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）正逐渐成为一个热门的研究领域，并在众多领域得到了广泛的应用。
从环境监测到工业控制，从医疗保健到智能家居，无线传感器网络的身影无处不在。
那么，什么是无线传感器网络？它由哪些部分组成？又有哪些关键技术和应用场景呢？接下来，让我们一起深入了解无线传感器网络的相关知识点。
二、无线传感器网络的定义和组成（一）定义无线传感器网络是由大量的、廉价的、具有感知能力、计算能力和通信能力的传感器节点通过自组织的方式构成的无线网络。
这些传感器节点能够实时监测、感知和采集网络覆盖区域内的各种环境或监测对象的信息，并将这些信息通过无线通信的方式传输给用户。
（二）组成1、传感器节点传感器节点是无线传感器网络的基本组成单元，它通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。
传感器模块负责感知监测对象的信息，处理器模块负责对感知到的数据进行处理和分析，无线通信模块负责与其他节点进行通信，电源模块则为节点提供能量。
2、汇聚节点汇聚节点也称为网关或基站，它的主要功能是接收传感器节点发送的数据，并将这些数据转发给用户或其他网络。
汇聚节点通常具有较强的处理能力和通信能力，能够与外部网络进行连接。
3、网络协议网络协议是无线传感器网络中节点之间进行通信和数据传输的规则和标准，它包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议和应用层协议等。
三、无线传感器网络的关键技术（一）传感器技术传感器是无线传感器网络的核心部件，它能够将被监测对象的物理量、化学量等转化为电信号。
目前，常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、声音传感器等。
随着微机电系统（MEMS）技术的发展，传感器的体积越来越小、功耗越来越低、成本越来越低，为无线传感器网络的广泛应用提供了可能。
（二）低功耗技术由于传感器节点通常采用电池供电，而且电池的能量有限，因此低功耗技术是无线传感器网络中的关键技术之一。
无线传感器网络知识点
1. 无线传感器网络（wireless sensor network, WSN ）就是由部署在检测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。
2. 构成WSN 的三要素：传感器、感知对象、观察者。
3. ADHOC 和WSN 的区别：(1)WSN(2)WSN (3)WSNAd hoc(4)WSN(5)WSN (6)WSN 以数据为中心。
4. WSN 的节点：传感模块、处理器模块、通信模块、电源模块 节点特点：电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限5. WSN 协议栈结构(1)能源管理平台：管理传感器节点如何使用能量；(2)移动管理平台：检测和注册传感器节点的移动，维护到汇聚点的路由，使得传感器节点能够跟踪它的邻居；(3)任务管理平台：在一个给定的区域内平衡和调度监测任务6. 传感器物理层作用：屏蔽物理设备和传输介质的差异目的：透明传输功能：提供传输通道；传输数据；其他特性：(1)机械特性(2)电气特性(3)功能特性(4)规程特性运用的技术：(1)介质和频段的选择(2)调制技术(3)扩频技术传输媒体：(1)建议采用ISM （工业、科学和医学）频段短距离的无线低功率通信最适合传感器网络(2)红外,不需要许可证，抗干扰要求收发双方在视线之内(3)光7.频率选择，载频发生，信号检测，调制，数据加密信号传播传播信号需要的最小发送功率和传输距离d的n次方成正比，2<= n < 4.为了减小传输距离，传感器网络采用多跳（multihop）通信方式8.MAC层协议：S-MAC协议、IEEE802.11 MAC协议9.MAC层有用功耗：(1)发送，接收数据(2)处理询问请求(3)转发询问和数据到邻居节点9.MAC层无用功耗：(1)信道的空闲侦听，“waiting for possible traffic”.(2)由于碰撞导致的重传，例如两个数据包同时到达同一节点(3)无意偷听：当节点接收到一个不属于他的数据包时(4)产生和处理控制数据包开销10.CSMA/CACSMA /CA载波侦听/冲突避免如何解决“隐匿终端问题11.S-MAC机制针对碰撞重传、串音、空闲侦听和控制消息等可能造成较多能耗的因素S-MAC 采用如下机制：(1)周期性侦听／睡眠的低占空比工作方式，控制结点尽可能处于睡眠状态来降低结点能量的消耗；(2)邻居结点通过协商的一致性睡眠调度机制形成虚拟簇，减少结点的空闲侦听时间；(3)通过流量自适应的侦听机制，减少消息在网络中的传输延迟；(4)采用带内信令来减少重传和避免侦听不必要的数据；通过消息分割和突发传递机制来减少控制消息的开销和消息的传递延迟。
无线传感器网络知识点归纳教案资料
无线传感器网络知识点归纳一、无线传感器网络的概述1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网络的体系结构示意图，组成部分（P1-2）定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户三要素：传感器，感知对象和观察者任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测体系结构示意图：组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站2、无线传感器网络的特点（P2-4）（1）大规模性且具有自适应性（2）无中心和自组织（3）网络动态性强（4）以数据为中心的网络（5）应用相关性3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6）无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。
4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、Telosb）的硬件组成（P6）5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7）1.各层协议的功能应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件传输层：负责数据流的传输控制网络层：主要负责路由生成与路由选择数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能2.管理平台的功能（1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。
无线传感器网络简介
混合网络结构
平面网络结构
01
分级网络结构
02
03
Mesh网络结构
04
2、1无线传感网络拓扑结构
2、2无线传感器网络覆盖问题
覆盖问题是无线传感器网络配置首先面临的基本问题，因为传感器节点可能任意分布在配置区域，它反映了一个无线传感网络某区域被鉴测和跟踪的状况
三、无线传感器网络关键技术
动态电压调度(dynamic voltage scheduling,简称DVS)
4无线传感器网络QOS保证技术
5无线传感器网络数据融合技术
6无线传感器网络安全机制
7无线传感器网络定位技术
8无线传感器网络同步管理机制
四、无线传感器网络硬件平台
传感器节点
01.
汇聚节点
01.
管理平台
01.
4、1硬件结构
泛洪协议
SPIN协议
主要完成两大功能：一是选择适合的优化路径，一是沿着选定的路径正确转发数据
3.2无线传感器网络路由协议
动态功率管理(dynamic power management,简称DPM)
01
动态电压调度(dynamic voltage scheduling,简称DVS)
02
3.3无线传感器能量管理机制
传感器节点
无线传感器网络微型节点由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元4部分组成
汇聚节点
当节点作为汇聚节点时，其主要功能就足连接传感器网络与外部网络(如Internet)，将传感器节点采集到的数据通过互联网或卫星发送给用户。
管理平台
管理平台对整个网络进行检测、管理，它通常为运行有网络管理软件的PC机或者手持终端设备
无线传感器网络复习资料
第一章概述1、什么是无线传感器网络无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
2、传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成这些组成模块的功能分别是什么（1）传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统（2）传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。
另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。
3、传感器网络的体系结构包括哪些部分各部分的功能分别是什么（1）网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。
它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。
（2）网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。
包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。
这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。
（3）应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。
包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。
第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。
敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。
转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。
基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。
另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。
2、集成传感器的特点是什么体积小、重量轻、功能强、性能好。
3、如何进行传感器的正确选型（1）测量对象与环境：分析被测量的特点和传感器的使用条件选择何种原理的传感器。
无线传感器网络基础知识与原理
无线传感器网络基础知识与原理无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络系统。
每个传感器节点都具有感知、处理和通信能力，能够采集环境中的各种参数信息，并将这些信息通过网络传输给中心节点或其他节点。
WSN的应用范围广泛，包括环境监测、智能交通、农业、医疗等领域。
一、无线传感器网络的组成和工作原理无线传感器网络由大量的传感器节点、中心节点和通信链路组成。
传感器节点通常由传感器、处理器、无线通信模块和能量供应组成。
传感器负责采集环境参数，处理器用于对采集到的数据进行处理和分析，无线通信模块负责将处理后的数据传输给其他节点或中心节点，能量供应则提供传感器节点所需的能量。
传感器节点之间通过无线通信链路进行数据传输。
无线通信链路可以采用不同的通信技术，包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
传感器节点之间可以通过多跳方式进行通信，即数据从一个节点传输到另一个节点，再由后者传输给其他节点，最终传输到中心节点。
这种多跳方式可以扩展网络的覆盖范围，并提高网络的可靠性。
二、无线传感器网络的工作模式无线传感器网络有两种主要的工作模式：分簇和分级。
在分簇模式下，网络中的传感器节点被分为若干个簇，每个簇由一个簇头节点负责管理。
簇头节点负责收集和聚合本簇内的数据，并将聚合后的数据传输给中心节点。
这种分簇模式可以减少网络中节点之间的通信量，提高网络的能量效率。
在分级模式下，网络中的传感器节点按照其能力和功能被划分为不同的级别。
高级别的节点负责接收和处理低级别节点采集到的数据，并将处理后的数据传输给中心节点。
这种分级模式可以提高网络的数据处理和传输效率，适用于对实时性要求较高的应用场景。
三、无线传感器网络的能量管理能量管理是无线传感器网络中的一个重要问题。
由于传感器节点通常由电池供电，能量是节点正常工作的关键。
因此，如何有效地管理节点的能量，延长网络的寿命成为研究的重点。
无线传感器网络复习知识点
WSN复习知识点填空2分*10名词解释2分*10简答8分*4综合13+15一概述无线传感器网络的标准定义：无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
它的英文是Wireless Sensor Network，简称WSN。
1.低成本、低功能和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。
2.目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。
同时更有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，他们分别是：ZigBee、超宽频(Ultra Wide Band)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。
3. ZigBee系统采用的是直序扩频技术（DSSS)，使得原来较高的功率、较窄的频率变成较宽的低功率频率，以有效控制噪声，是一种抗干扰能力极强，保密性，可靠性都很高的通信方式。
蓝牙系统采用的是跳频扩频技术（FHSS)，这些系统仅在部分时间才会发生使用频率冲突，其他时间则能在彼此相异无干扰的频道中运作。
ZigBee系统是非跳频系统，所以蓝牙在多次通信中才可能有一次会和ZigBee的通信频率产生重叠，且将会迅速跳至另一个频率。
4. ZigBee技术特点主要包括：①数据传输速率低。
只有10kb/s~250kb/s,专注于低传输应用。
②功耗低。
在低耗电待机模式下，两节普通五号干电池可使用6个月至2年。
这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。
③低成本。
因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。
④网络容量大。
每个ZigBee网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接。
⑤有效范围小。
有效覆盖范围10~75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。
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一、无线传感器网络的概述
1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网
络的体系结构示意图，组成部分（P1-2）
定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户
另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户
三要素：传感器，感知对象和观察者
任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测
体系结构示意图：
组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站
2、无线传感器网络的特点（P2-4）
（1）大规模性且具有自适应性
（2）无中心和自组织
（3）网络动态性强
（4）以数据为中心的网络
（5）应用相关性
3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6）
无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。
4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、Telosb）
的硬件组成（P6）
5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7）
1.各层协议的功能
应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件
传输层：负责数据流的传输控制
网络层：主要负责路由生成与路由选择
数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制
物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能
2.管理平台的功能
（1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。
（2）移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪邻居的位置。
（3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。
6、无线传感器网络的应用领域（P8-9）
（1）军事应用
（2）智能农业和环境监测
（3）医疗健康
（4）紧急和临时场合
（5）家庭应用
（6）空间探索
（7）其他方面应用
7、无线传感器网络面临的挑战(P13)
（1）低能耗
（2）实时性
（3）低成本
（4）安全和抗干扰
（5）协作
（6）灵活、自适应的网络协议体系
（7）跨层设计
无线传感器节点的限制：电源能量有限，通信能力有限，计算和存储能力有限
二、无线传感器网络的关键技术：物理层、MAC层、路由、数据融合技术（这几部分没有讲，需要自己自学了解相关内容，没讲的部分会以选择题的形式简单考核）、
8、无线电波、ISM波段频谱P15-16
9、无线传感器网络中节点的四种不同的状态及其能耗消耗对比
10、无线传感器网络设计路由协议的重要目标，以及在设计路由协议是需要考虑哪些关
键问题？P22-23
重要目标：就是在传输数据的同时，最大限度地延长网络寿命，并且避免网络连通性降低。
关键问题：
（1）节点部署
（2）数据精确性前提下的能耗
（3）以数据为中心的数据报告模型
（4）鲁棒性与容错性
（5）网络动态性
（6）数据融合
11、了解几种常见的无线传感器网络路由协议（平面路由）缺点，协议实现的基本思想？
P23-27
（1）Flooding与Gossiping路由协议
a.Flooding路由协议
缺陷：信息内爆，部分重叠现象，网络资源利用不合理
b.Gossiping路由协议
缺陷：仍存在网络资源利用不合理和重叠现象
（2）定向扩散路由协议
（3）LEACH路由协议
（4）GRID路由协议
（5）SAR路由协议
12、无线传感器网络的数据融合的作用与基本思想：
数据融合的作用：P41
数据融合的基本思想：在从各个节点收集数据的过程中，利用节点本地的计算机和存储能力处理数据，去除冗余数据，尽量减少网络内的数据传输量，提高数据采集效率，到达减少能源消耗、延长网络生命期的目的。
三、Zigbee协议栈与Zstack开发（主要参考第二章2.9，及其补充的ppt以及实验例子代码）
13、常见的Zigbee芯片（纯射频芯片与SOC）与协议栈；
14、Zigbee特点与Zigbee技术的应用领域
15、Zigbee无线网络结构；（星形、网状、树形簇状网络，）
16、Zigbee无线网络设备类型、网络组成、协调器、路由器、终端的主要作用，Zstack
编译选项；
17、Zigbee地址（64位IEEE MAC地址与16位zigbee短地址，广播地址、绑定通信
地址，协调器地址）；
18、Zigbee Zstack编程框架（基本点对点通信常用函数、常用消息、SAPI框架的各种
函数）；（参考例子代码）
19、使用Zigbee协议栈进行开发的思路与进行应用程序通信的步骤；（王小强那本教材
pdf P37）
四、数据管理技术
20、无线传感器网络数据管理系统，以数据为中心、分布式网络数据库、设计目标
（P86-89）
设计目标：
（1）网内节能性
（2）查询实时性
（3）高容错性
（4）系统可扩展性
（5）负载平衡
21、无线传感器网络数据储存结构(P90-91)、包括各种结构的结构图、特点
P90-93
22、无线传感器网络数据管理的作用
五、无线传感器网络的接入技术
23、常见的几种接入网关技术P147
24、常见接入网关技术web模式、socket
web：
基于Web的无线传感器网络网关
•网关收集传感器采集来的数据，并把它们存储在数据
库中。
•用户通过SQL查询或网页的形式获取网关内存储的数据。
它能够提供HTTP服务,具有导出信息的功能,使远程
客户端能够对其进行监测和管理。
它还可以执行一些
安全功能，如对用户和数据合法性的认证。
•基于Web的网关需要具备以下功能：对传感器采集数据的融合，在Internet和WSN间进行灵活的查询管理，
WSN高效的接入。
•嵌入式数据库sqlite、嵌入式web服务器boa
六、无线传感器网络应用
25、
26、极端环境监测应用，使用的相关技术：
27、厄瓜多尔火山监测及其系统架构
28、生活习性监测：缅因大鸭岛实验、及其系统组成与结构
29、
30、动物追踪ZebraNet
31、基于Zigbee的智能家居
以及利用所学过的知识综合提出针对某种场景的设计思路与方案
七、Contiki 6LoWPAN
32、6LoWPAN无线传感器网络结构
33、Contiki IPV6无线传感网组网
32.PC Linux Contiki接入网关的配置方法
IPV6节点与PC联网--实验流程：
选择一个节点作为边界路由节点，下载rpl-
border-router固件
•选择一个节点作为普通数据发送节点，下载rpl- udp-client固件
•使用串口线连接边界路由节点与运行Linux 的主机
•在PC Linux系统（Instant Contiki ）上开启边
界路由接口驱动程序tunslip6
•测试PC端到无线传感器节点的ping6测试；
•在PC Linux机上运行udp-server数据接收程序pc- server，接收来自节点的数据，并与节点交互。